JPS60154958A - 車両の４輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は前輪の操舵に応じて後輪も転舵することのでき
る４輪操舵装置に関し、さらに詳しくは前輪の操舵力？
機械的に後輪に伝えて後輪を転舵するようにした４輪操
舵装置に関するものである。

（従来技術） 従来４輪車両の操舵はステアリングホイールによって前
輪のみ全転舵するのが普通であるが、前輪のみ全転舵す
るのでは走行状況によって後輪に横すベシが生じたり、
旋回半径に限度があって小まわりが効かないなどの操縦
性、操向性の点から問題が指摘され、この点に鑑み最近
前輪と共に後輪？も転舵する４輪操舵装置が提案、研究
されている。

即ち４輪操舵装置では比較的高速での走行時に前輪の転
舵方向と同一の方向に後輪を転舵すれば、前、後輪に同
時に横方向の力が加わるので操舵輪操舵からの位相のお
くれがなく、車両の姿勢全旋回円の接線上にほぼ保つこ
とが出来、例えば高速走行時のレーンチェンジなどもス
ムーズに行なえる。又極低速走行時に前輪の転舵方向と
逆方向に後輪？転舵すれば、車両の向き？大きく変化出
来るので縦列駐車や車庫入れなどに便利である。

さらに比較的高速では前輪音大さく転舵することはなく
、前輪全天きく転舵するのは比較的低速での走行時であ
ること金考えると、前輪が小さく転舵される範囲では後
輪葡も同一方向に転舵し、大きく転舵する時には後輪金
逆方向に転舵する４輪操舵装置がめられることが判る。

前述の如き４輪操舵装置は原理的には棟々の方式で実現
することが可能であり、電気的手段や油圧手段？多く用
いるものも提案されているがこれらは構造が複雑となり
易く、比較的価格が高く、さらに維持の面や、故障時の
安全性などの信頼性の面での問題が生じ易い。このため
、前輪ステアリング装置の作動全後輪転舵装置の作動を
制御する制御力として機械的手段によって伝達し、この
制御力によって後輪転舵装置？作動させる形式の、構造
が簡素で信頼性の高い車両の４輪操舵装置も提案されて
いる。例えば、特開昭５５−９１４５８号に開示されて
いるように、前輪ステアリング装置と後輪転舵装置全リ
ンクおよびカム機構により機械的に連結し、前輪の操舵
に応じて後輪全転舵させ、且つ前輪の操舵角に応じて前
後輪の転舵比會変えるようにしたものがある。

このような機械式４輪操舵装置音用いた場合、後輪転舵
装置に過大荷重が入力された時や、後輪転舵装置が故障
した場合に、後輪転舵装置のみでなく前輪ステアリング
装置までも損傷金堂ける恐れがある。上記後輪転舵装置
への過大荷重入力としては、例えば、後輪が縁石等に乗
り上げた時、コーナリング時に後輪側方が障害物に当た
った時、後輪がわだち、凹み等に人シこみこれ？ステア
リング操作しながら無理矢理脱出しようとした時などが
考えられ、後輪の転舵装置の故障とは、例えば後輪？パ
ワーステアリング装置？用いて転舵するようにしていて
この油圧系が作動しない時などが考えられるが、このよ
うな場合には、前輪ステアリング装置と後輪転舵装置が
機械的に連結されているため、後輪転舵装置への過大荷
重入力がそのまま前輪ステアリング装置へも伝達され、
前輪ステアリング装置も損傷？受ける恐れがあり、安全
性の面からも好ましくない。

（発明の目的） 本発明は以上のよう々事情に鑑みてなされたもので、後
輪転舵装置が過大荷重？受けた時、前輪ステアリング装
置への過大荷重の影響金車さくできるような機械式の４
輪操舵装置全提供すること全目的とするものである。

（発明の構成） 本発明の車両の４輪操舵装置は、前輪ステアリング装置
と後輪転舵装置全操舵力伝達装置によ、！ｌｌ１機械的
に連結して前輪の操舵力？後輪に伝達するようになし、
操舵力伝達装置の伝達部材の一部に他の部分より機械的
強度の小さい脆弱部全形成し、後輪転舵装置には前輪ス
テアリング装置からの操舵力伝達が遮断された時、後輪
全直進状態に保持する保持手段？設けたことを特徴とす
るものである・（実施例） 以下、図面によシ本発明の実施例について説明する・ 第１図および第２図は本発明の４輪操舵装置の１例を示
す平面図および正面図であり、矢印１イ゛の方向が車両
前方？示す。ステアリングホイール１が操作されると、
この回転はステアリングシャツ）ｌａｉ介して、第１ギ
ヤボツクス２に伝えられ、この第１ギヤボツクス２にお
いてラックピニオン機構等の公知の機構によって上記回
転が車体幅方向の動きに変換され、ｇｌラック・・ウジ
フグ３内に設けられた第１ラツク？車体幅方向に動かす
。この第１シツクの両端がそれぞれ石および左タイロッ
ド４ａ＋４ｂと連結しているため、第１ランクの車体幅
方向の動きによってタイロッド４．．４ｂ（５介して、
タイロッド４ａ。

４ｂと連結するナックルアーム牙動かし、ナックルに回
転自在に支持された前輪５ａ（Ｈ転舵させ、前輪操舵が
行なわれる。なお、第１ランクハウジング３内にはパワ
ーシリンダが形成されていて、このパワーシリンダ内に
第１ランクに固設されたピストンが嵌挿されている。こ
のパワーシリンダ内に、油圧ポンプ（図示せず）からの
圧油がギヤボックス２に設けた前輪コントロールバルブ
？介してステアリングホイール１の操作に応じて送られ
、この油圧全ピストンが受けて第１ラツクの動きがパワ
ーアシストされる。すなわち、以上のようにして、公知
の前輪パワーステアリング装置が構成されている。なお
、第１ラノノハウジング３が車体１１のブラケットｌｌ
ａに固定されて、前輪パワーステアリング装置が車体に
取り付けられている。

また、第１ラツクハウジング３に第２シツクハウジング
７が固設されていて、この第２ランクハウジング７内に
第１ラツクと平行に第２ランクが車体幅方向移動自在に
配されている。この第１ラツクと第２ラツクは結合アー
ム６により結合されていて、ステアリングホイール１の
操作により第］ラックが車体幅方向に動かされると、第
２ラツクも共に移動する。第２ラツクが移動すると、第
２ラツクハウジング７に固定された第２ギヤボツクス８
内において第２ランクと噛合する第２ピニオンが回転さ
れる。第２ピニオンには第２ギヤボツクス８から後方に
突出する取出軸８ａが結合し、この取出軸８ａは第ＩＵ
ジヨイント９．前プロペラシャフト１０および第２Ｕジ
ヨイント１３　ｋ介してメカニカルコントロールボック
ス５０の入力軸５２と連結していて、第２ピニオンの回
転がこの入力軸５２に伝達される。この入力軸５２の回
転は後述するようにメカニカルコントロールホックス５
０によって適宜変換され出力軸５３の回転として出力さ
れる。出力軸５３の回転は第１カップリング１４．後プ
ロペラシャフト１５および第２カツプリング１６勿介し
て第３ギヤボツクス１７内に配設された第３ビニオンと
結合する取入軸１７ａに伝えられる。

第３キヤボツクス１７は第３ランクハウジング１８に固
設され、第３フツクハウジング］８はサフフレーム２１
に固設されている。

第３ラツクハウジング１８内には車体幅方向移動可能で
、両端がそれぞれタイロッド］９と連結する第３ラツク
が配され、この第３ラツクは前記第３ビニ刃ンと噛合し
ている。このため、第３ビニオンの回転により第３ラツ
クが車体幅方向に移動し、この動きがタイロッド１．９
（ｉ７介してナックルアームに伝えられ、ナックルアー
ムに回転自在に支持された後輪２０が転舵される。なお
、第３ラツクハウジング１８内にもパワーシリンダが形
成されてイテ、このパワーシリンダ内に第３ラツクに固
設されたピストンが嵌挿されている、このパワーシリン
ダ内に、ライン１７ｃがらの圧油が第３ギヤボツクスＩ
７に１４ｙ！り付けられた後輪コントロールバルブ１７
ｂｉ介して取入軸１７ａの回転に応じて送り込捷れ、こ
の油圧？ピストンが受けて第３ラツクの動きがパワーア
シストされるようになっている。すなわち、後輪もパワ
ーステアリング装置に、ｌ：、！７転舵され、その転舵
は前輪の転舵量？メカニカルコン］・ロールボックス５
ｏにより変換した量に応じてなされる。

次ニ、メカニカルコントロールホックス５゜について第
３図から第５図’（ｒ／イアいて説明する。

第３図において箱状のハウジング５１の下方には入力軸
５２及び出力軸５３が回転可能に支承され、入力軸５２
の自由端は出力軸５３の嵌合部５４に嵌合されている。

入力軸５２には、ハウジング５１の一方の側壁畜シに、
ギア５５が固設される一方、支持用フランジ部材５６が
相対回転可能に設けられている。

ギア５５は回転軸５７に固設されたアイドルギア５８に
噛合しており、このアイドルギア５８は、ハウジング５
１の上方寄りに回転可能に取シ付けられた回転軸５９上
のギア６０に噛合されている。上記フランジ部材５６と
、出力軸５３に連続して形成されたフランジ部６１とは
円筒部材６２によって相互連結されており、フランジ部
材５６１円筒部材６２及びフランジ部６１全備えた出力
軸５３は一体的に回転するようになっている。円筒部材
６２には中間部外周面に二本のリブ６３．６４が形成さ
れており、第４図及び第５′図に示すように、各リブ６
３，６４には円筒部材６２０半径方向と直交する方向に
ポル）６５．６６が互いに対向する方向に螺合されてい
る。

上記フランジ部材５６２円筒部材６２及びフランジ部６
１によって画定される空間内には、一対の回転部材６７
．６８が回転可能に取り付けられている。一方の回転部
材６７は入力軸５２に嵌合された嵌合部６９と、フラン
ジ部７０と、フランジ部７ｏの外周寄りの部分から軸方
向に延びる円筒部７１とから成り、フランジ部７０の外
周上には突起７２盆有する。他方の回転部材６８ｉ−を
入力軸５２に嵌合された嵌合部７６と、フランジ部７３
とフランジ部７３の内周寄りの部分から軸方向に延びる
円筒部７４とから成り、フランジ部７３の外周上には突
起７５ケ有する。第４図及び第５図から明らかなように
、各嵌合部６９゜７６には各々ポル）７７．７８が互い
に対向する方向に螺合され、入力軸５２上に挿入された
ビン７９，８０に当接可能とされている・両フランジ部
７０．７３及び両日筒部７１゜７４によって画定される
空間内にはねじりばね８１が配設され、その両端はフラ
ンジ部７０及びフランジ部７３に各々係止されている。

このばね８１は回転部材６７葡右旋方向に、回転部材６
８全左旋方向に所定のセット荷重で付勢しており、これ
によシ夫々突起７２゜７５とビン６５，６６が通常当接
されている。

前記出力軸５３の嵌合部５４にはギア８２が一体的に回
転するように取付けられ、このギアは、前記回転軸５９
に対向してハウジング５１に回転可能に取９付けられた
回転軸８３上に固設されたギア８４に噛合式れている・
回転軸５９及び８３の内側端部は各々第６図に示すよう
に一対の突起８５及び８６が直径方向に隔設されており
、突起同士が当接した後は、入力軸５２の回転がこれら
の軸５９゜８３全介し反転されて出力軸５３に伝達され
るようになっている 次に本実施例の作動全説明する。

今ステアリングホイールｌが右旋されたとすると、その
操舵量（θＨ）に対応して前輪コントｒコールバルブが
制御され、第１ラツクに固設されたピストンへの圧油の
作用で第１ラツクおよび第２ラツクが左方に移動し、前
輪５を右方に転舵する（θＦ）とともに、第２ラツクと
第２ビニオンとの噛み合い？介して入力軸５２が右旋さ
れる。

入力軸５２が右旋されると、第５図に示されたビン８０
とボルト７８との当接全弁して回転部材６８が右旋する
が、この方向の回転によってはビン７９とボルト７７と
は当接しないため、回転部材６７かばね８１を介して回
転部材６８と一体的に右旋する。

その場合には第４図に示した突起７２とボルト６５との
当接により円筒部材６３即ち出力軸５３が右旋すること
になる・ 入力軸５２の右旋時には、ギア５５．５８および６０全
介して回転軸５９も右旋するが、前輪５の転舵角度０２
が所定角度θ□よシも小さい時にはギア５５’、５８お
よび６０のギア比によって減速され、また回転軸５９の
突起８５と回転軸８３の突起８６との間には所定の間隔
があるので、回転軸５９の回転は回転軸８３には伝達さ
れない。従って出力軸５３には２個の回転部材６７　）
　６８　’に介して回転力が伝わる。

出力軸５３が右旋すると、後輪」ントワール・・ルブ１
７１〕が制御芒れ、圧油によって第３ランクが左方に移
動でれ、後輪２０が右方に転舵（θＲ）芒れる・ しかし、前輪５の右方向への転舵角が０□以−ヒになる
と、回転軸５９の突起８５と回転軸８３の突起８６とが
当接するに至り、人力軸５２の動きはこれら回転軸５９
．８３など奮発して伝えられ、更にギア８４，８２によ
って反転した力として出力軸５３に伝えられる。すると
、ばね８１には、円筒部材６２、回転部拐６７を介して
左旋方向の力か加わると共に、回転部材６８葡介して右
旋方向の力も加わる。そして、これら２つの力及びばね
８】のセット荷重の大きさの関係から、入力軸５２が回
転部材６８と共に右旋するのに対して、出力軸５３は円
筒部制６２及び回転部材６７と共にばね８１？撓ませな
がら左旋する。こウシてコ／トロールバルブ部１７ｂの
制御が反転されて、今まで右方向に転舵されていた後輪
２０が左方向（θ、と逆方向）に転舵され始める。そし
て、更に前輪５葡右方向に転舵してゆくと、第２の所定
転舵角θ２のところで後輪２０は中立位置？過ぎて左側
に転舵されるようになる。

ステアリングホイール１を中立位置から左方向に切る場
合も、作動が逆となるのみで上記と同様である。このた
め、第７図に示すような後輪の転舵特性が得られる。

以上説明した本発明の４輪操舵装置において、第２Ｕジ
ヨイント１３の近傍に第８図に示すように脆弱部として
作用する第１切欠部３１および第２切欠部３２が形成さ
れている。

この第１および第２切欠部３１．３２が後輪の過大荷重
を前輪へ伝えるの？防ぐだめのヒユーズ機構として作用
するのであるが、このため両切入部３１＋３２のうちい
ずれか一方があればよい。さらに、この切欠部はヒユー
ズ機構として作用した時には、変形もしくは破断される
ため、高価格部品に設けるの勿避けるとともに部品のｔ
換性が容易であることが望ま（〜く、このため、プロペ
ラシャフト。

（Ｊジヨイント、カップリングのうちのいずれかに脆弱
部？設けるのが好ましい。

ここで、後輪転舵系に過大荷重が作用した場合について
考える。この過大荷重が切欠部３１もしくば３２？完全
に破断する程大きい時には、切欠部が破断され、前輪ス
テアリング装置と後輪転舵装置の機械的な連結が遮断さ
れ後輪転舵系に作用した荷重が前輪側へ伝わるのが防止
される。この時、前プロペラシャフト１０の後端が落下
して地面に当たるの？防ぐため、第８図（第２図の矢印
Ａ−Ａに泊った断面図）に示すようにザボート部拐３３
が設けられている。なお、切欠部は第１Ｕジヨイント９
の近傍に形成することも可能であるが、この時には前プ
ロペラシャフト１０の前端が落下することになり、前プ
ロペラシャフト１０が進行方向に向かって地面に突きさ
δるようになるので危険性が大きく、避けるべきである
〇 一方、上記過大荷重が切欠部を完全に破断する程ではな
い時には、この切欠部３１．３２が変形して過大荷重全
吸収する・そして、この時にはこの変形により、転舵特
性に異常が生じたこと？ドライバーが知ることができる
ので、変形部品？取り外し前輪の操舵のみとする、もし
くは変形部品ケ変換することにより対処できる。

なお、切換部が破断じたり、変形部品を取り外したりし
た時には、前輪のみの操舵？行なうのであるが、この時
に後輪の方向が不安定では危険なので、後輪転舵装置に
は第９圀に示すように中央復帰手段を設けている。後輪
全転舵させるための第３ラツク３４の車体左右方向の動
きは、第３ギヤボツクス１７内における第３ピニオンと
第３２ツク３４の噛合によって行なわれ、同時に第３ラ
ツク３４に固設されたピストン３５によって仕切られ７
’Ｃ２つのシリンダ室３．６，３７に後輪コントロール
バルブ１７ｂｉ介して選択的に圧油が送り込まれてパワ
ーアシストされる。第３ラツク３４は、取入軸１７ａの
回転に応じて動かされるため、上記切換部の破断等によ
シ取入軸１７ａが自由になった時、後輪は自由に転舵す
ることになる。しかし、第３ラツク３４はスプリング３
８．３９にょシ常に後輪が直進方向を向くように付勢さ
れているため、このような時には後輪は直進方向を向い
て保持され、前輪操舵のみでも安全に走行ができる。

なお、上記スプリング３８．．３９の代わりにロックボ
ールを用いてもよい。

また、本実施例では第２Ｕジヨイント１３の近傍に脆弱
部？形成する例？示したが、第２カツプリング１６の近
傍に脆弱部？設けてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の４輪操舵装置によれば、
後輪転舵装置に過大荷重が作用した時には脆弱部の破断
、変形により前輪ステアリング装置にこの過大荷重が伝
わるの全防いで前輪ステアリング装置の損傷？防止でき
、脆弱部が破断した場合には後輪は直進方向？向いて保
持されるので前輪の操舵のみで安全な走行ができる。す
なわち、４輪操舵装置の安全性、信頼性を確保すること
ができる・

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の４輪操舵装置の１例？示
す平面図および正面図、 第３図は、第１図および第２図に示したメカニカルコン
トロールボックスの断面図、第４図、第５図および第６
図はそれぞれ第３図のＶｌ−Ｖｌ、■−■およびｖト１
に溢った断面図、 第７図はステアリングホイール操作角（θＨ）に対する
後輪転舵角（θＲ）？示すグラフ、第８図は第１図およ
び第２図の第２Ｕジヨイントの部分？拡大して示す正面
図、 第９図は第２図の矢印Ａ−ＡＫ沿った断面図、 第１０図は第２図の後輪転舵装置の平面図である。 １・・・・・・・・・ステアリングホイール２＋Ｌｉ７
・・・ギヤボックス ３．７．１８・・・ランクハウジング ９．１３・・・Ｕジヨイント １０．１５・・・グロペランヤフト １４．１１６・・・カンプリング ５０・・・・・・・・メカニカルコントロールボックス
第３図 ｗＳ４図 第５図 Ｉｉ７＠

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ステアリングホイールの操作に応じて前輪７転舵させる
   前輪ステアリング装置と、後輪全転舵させる後輪転舵装
   置と、 これら両装置？機械的に連結して前輪の操舵動力？後輪
   に伝達する操舵力伝達装置と？備え、 この操舵力伝達装置の伝達部材の一部に機械的荷重に対
   して他の部分より強度が低い脆弱部が形成されており、 前記後輪転舵装置には、前記前輪ステアリング装置から
   の操舵力が遮断されたとき、この後輪転舵装置の動き？
   拘束して後輪全直進状態に保持する保持手段が設けられ
   ていること？特徴とする車両の４輪操舵装置。